KR20160061043A - 불연 단열 도료 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1)세라믹 바인더 45~60 중량%와, 2)티타니아 파우더5~15 중량%와, 3)탈크 파우더 5~10 중량% 및, 4)탄산칼슘 파우더 5~10중량%와, 5)벤토나이트 2-5중량%, 6)에어로젤을 포함하는 불연단열재 16~25 중량% 와, 나머지 중량%의 물을 포함하여 혼합한 불연 단열 코팅에 관한 것으로, 코팅 후 장시간 균열이 발생하지 않고, 단열성능이 우수하며, 내열 내화성이 매우 우수하다. 따라서 본 발명은 화재가 발생할 시, 도포 대상을 화염으로부터 안전하게 보호할 수 있으며, 화염 전이속도를 현저히 늦출 수 있어, 도포면을 안전하게 보호할 수 있으며, 성분이 무기질 원료이므로 화재시 유독가스가 발생하지 않는 효과가 있고, 구조물에 화재가 발생할 시, 대피할 수 있는 피난 시간을 확보할 수 있어, 대형 인명 피해를 막을 수 있는 한편, 환경에도 악영향을 끼치지 않고, 코팅 후 장시간 균열이 발생하지 않기 때문에, 코팅 대상에 직접적으로 산소 또는 이물질 등이 접촉하지 않아, 내 부식성이 향상되고, 건축물의 단열 및 결로 방지 효과를 최대한 부여하고, 열팽창률(熱膨脹率)이나 수축률 등이 요구되는 노(爐)의 외벽, 반응탑, 기름의 저장 탱크, 스팀 도관(導管)이나 수도관의 외벽 등, 또 냉장고의 외부 등에 사용가능하다.

Description

불연 단열 도료{Nonflammable insulation coating paint}

본 발명은 불연 단열 도료에 관한 것으로, 코팅 면에 균열이 발생하지 않아 내화 및 방염성을 가지고 있으며, 단열성이 우수하고, 유해가스를 발생시키지 않아, 인체에 무해한 불연 단열 도료에 관한 것이다.

열전달은 전도, 대류, 복사에 의하여 이루어지는데 사계절이 분명하고 기후로 인한 온도변화가 큰 우리나라는 겨울철에는 단열의 미흡으로 인하여 내부 및 외부 온도 차이에 의한 습기 발생 원인으로 건축물의 결로로 인한 곰팡이 등이 발생하고, 여름철에는 대기 온도 상승으로 인한 냉방비용이 과다하게 드는 등 외부의 기후 및 열로부터 보호받아야할 건축물이 많다.

또한, 열을 방사, 방출하는 특수성질을 지닌 에어로젤 파우더라는 단열 재료를 도료에 첨가하여 건축물의 단열 및 결로 방지 효과를 최대한 부여하고자 개발된 불연 단열 코팅 기술이 알려졌으나 도료와의 융합이 어려워 원하는 기능을 구현하기가 어렵고, 다량 첨가하면.

일반적으로 산업플랜트에서 사용되는 산업설비자재는 높은 열원에 노출되어 있다. 특히 제철, 철강 및 석유화학 분야에서 사용되는 산업설비는 공정 구조상에 고온의 열에 접촉되어 빠르게 노후화되는 한편, 열을 외부에 전달하는 역할을 하여 열손실을 야기하며, 그곳에서 일하는 노동자들 역시 그로 인해 악조건에서의 작업환경에 노출될 수밖에 없다. 따라서 이러한 문제를 해결할 수 있는 도료를 개발욕구가 꾸준히 제기되어 오고 있다.

또한, 일반적으로 실내 건축에 사용되는 도료는, 화재가 발생하였을 때 화재의 전이 속도를 증가시키는 역할을 하고, 유독가스를 생성하여 많은 인명 피해를 발생시켜, 화재에 매우 취약하다. 실내 건축에 있어서 화재 시에 도료에 의해 발생하는 유독가스를 미연에 방지하고, 화재 전이를 늦추는 데 많은 문제점이 발생하고 있다.

또한, 종래의 도료는 산업설비자재에 코팅될 시, 산업설비 전반에서 발생하는 열원을 효과적으로 제어하고, 생산 작업현장의 환경을 개선하는데 한계가 있다.

단열내열 기능의 단열도료조성물 기술이 국내특허등록101296880호로 개발되었으나, 이는 실리콘아크릴계수지, 티타니아, 탈크, 에어로겔, 진공세라믹분말, 수포제 실리케이트를 필수구성으로 개발된 것이며, 단열성이 뛰어나도록 개발된 것이어서 불연성능을 제공하기는 어려운 것이다.

또한 단열성이 뛰어난 기술로 국내공개특허10-2013-0048741호가 개발되었으나, 이는 물유리, 티타니아, 탈크, 탄산칼슘, 알루미나, 수산화알루미늄, 붕산 마그네슘, 에어로겔 등을 포함하는 구성을 이루는 것으로, 단열성은 잇지만 불연성에 관한 언급도 없고, 다양한 구성 성분 중에서 최적의 성분을 찾아서 원하는 목적을 이루기가 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코팅 면에 높은 열을 가하여도 균열이 발생하지 않아 내화 및 방염(불연)성이 우수하고 또한 단열성이 매우 우수하며, 유해가스를 발생시키지 않아, 인체에 해롭지 않은 불연 단열 도료를 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 1)세라믹 바인더 45~60 중량%와, 2)티타니아 파우더 5~15 중량%와, 3)탈크 파우더 5~10 중량% 및, 4)탄산칼슘 파우더 5~10중량%와, 5)벤토나이트 2-5중량%, 6)에어로젤을 포함하는 불연단열재 16~25 중량% 와, 나머지 중량%의 물을 포함하여 혼합한 불연 단열 도료를 제공한다.

또한, 본 발명은, 1)세라믹 바인더 45~60 중량%와, 2)티타니아 파우더 5~15 중량%와, 3)탈크 파우더 5~10 중량% 및, 4)탄산칼슘 파우더 5~10중량%와, 5)벤토나이트 2-5중량%, 6)에어로젤을 포함하는 불연단열재 16~25 중량% 와, 나머지 중량%의 물을 포함하고;

불연단열재는 에어로겔 3-5중량%, 알루미나 10-15중량%, 수산화알루미늄 3-5중량%의 조성비로 이루어지도록 혼합한 불연 단열 도료를 제공한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 코팅 후 장시간 균열이 발생하지 않아, 내열 내화성이 매우 우수하다. 또한, 높은 열을 가해도 다시 색이 변치 않으므로 본 발명은 화재가 발생할 시, 코팅 대상을 화염으로부터 안전하게 보호할 수 있으며, 화염 전이 속도를 현저히 늦출 수 있어, 코팅 대상을 안전하게 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 에어로겔과 벤토나이트가 함유됨으로써, 팽창시의 공간을 확보하여 우수한 단열성능을 발휘하며, 화염이 코팅 대상에 전이되는 것을 효과적으로 지연시키며, 무기질 원료이므로 화재시 유독가스가 발생하지 않는 효과가 있다. 따라서 건축 구조물에 화재가 발생할 시, 대피할 수 있는 피난 시간을 확보할 수 있어, 대형 인명 피해를 막을 수 있는 한편, 환경에도 악영향을 끼치지 않는다.

그리고 본 발명은 코팅 후 장시간 균열이 발생하지 않기 때문에, 코팅 대상에 직접적으로 산소 또는 이물질 등이 접촉하지 않아, 내 부식성이 향상되는 효과가 있다. 따라서 인테리어 마감재 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 불연 단열 도료를 이루는 실시예 1의 조상은, 1)세라믹 바인더 45~60 중량%와, 2)티타니아 파우더 5~15 중량%와, 3)탈크 파우더 5~10 중량% 및, 4)탄산칼슘 파우더 5~10중량%와, 5)벤토나이트 2-5중량%, 6)에어로젤을 포함하는 불연단열재 16~25 중량% 와, 나머지 중량%의 물을 포함하여 혼합한다.

상기 세라믹 바인더는 규산칼륨을 다양한 반응을 통하여 변성시키며 불에도 강하고 높은 접착력이 있으며, 물에 대해 용해성이 있는 규산염의 다른 이름으로, 알칼리금속이 실리카(SiO2)와 다양한 반응을 통해 결합한 변성 실리케이트 화합물(예를 들어 물유리;waterglass)을 말한다.

상기 세라믹 바인더는 친수성이 강한 알칼리금속을 함유하고 있어 점결력과 분산력이 우수하여 시멘트, 접착제, 코팅 용도로 사용될 수 있다. 첨가량이 45중량% 미만이면 결착력과 균일한 도포성이 떨어지고, 60중량%를 초과하면 코팅 후 경화시간이 늦어지고 원가 상승의 요인이 된다.

상기 티타니아는 이산화티타늄(TiO₂)으로 불리우며, 은폐력이 우수하여 일반적으로 수성도료에 사용된다. 또한 단열의 특성이 있으며 15중량%를 초과하면 가격이 비싸지며 건조 후 크랙이 생기게 된다. 5중량% 미만이면 불투명성이 저하되며 내열성이 저하된다.

상기 탈크 및 탄산칼슘은 일반적으로 코팅, 접착제 열에 견딤 등에 사용된다. 각각 10중량%를 초과할 경우 접착력이 떨어지고 크랙이 발생한다. 각각 5중량% 미만이면 내열성이 떨어진다.

상기 벤토나이트는 열에 강하며 열적 안정성이 뛰어나다. 물을 빨아 들이면 스스로의 체적의 10배 이상 팽창하여 물과 혼합하면 강한 점성을 발휘한다. 무기물이므로 인체에 무해하다. 점도를 높여 주는데 사용되나 양을 많이 넣을 경우 도료가 굳어버리고 접착력이 떨어진다.

상기 에어로겔은 섬유소라고도 하며, 3000개 이상의 포도당 단위체로 이루어진 복잡한 탄수화물 또는 다당류이다. 따라서 에어로겔과 벤토나이트가 상기 세라믹바인더와 유기적으로 결합하여 다공성을 유지하여 불연상과 단열성을 제공하고, 표면의 크랙을 방지하여 800내지 1000℃에서도 타지않고 화재시 불꽃의 전이를 차단하도록 기능 하는 단열도료로서의 기능을 수행하도록 작용한다.

상기와 같은 구성물질의 혼합으로 이루어진 본 발명의 불연 단열 도료는, 코팅 후 장시간 균열이 발생하지 않아, 내열 내화성이 매우 우수하다.

따라서 본 발명은 화재가 발생할 시, 코팅 대상을 화염으로부터 안전하게 보호할 수 있으며, 화염 전이속도를 현저히 늦출 수 있어, 코팅 대상을 안전하게 보호할 수 있다.

또한, 본 발명은 에어로젤 파우더가 함유됨으로써, 화염이 코팅 대상에 전이되는 것을 효과적으로 지연시키며, 무기질 원료이므로 화재 시 유독가스가 발생하지 않는 효과가 있다. 다만, 상기 중량 이상 많이 들어갈 경우 기공이 많이 있어 바인더를 흡수하는 도료가 굳어지며 크랙이 발생하며 가격이 비싸진다.

따라서 건축 구조물에 화재가 발생할 시, 대피할 수 있는 피난 시간을 확보할 수 있어, 대형 인명 피해를 막을 수 있는 한편, 환경에도 악영향을 끼치지 않는다.

그리고 본 발명은 코팅 후 장시간 균열이 발생하지 않기 때문에, 코팅 대상에 직접적으로 산소 또는 이물질 등이 접촉하지 않아, 내 부식성이 향상되는 효과가 있다. 따라서 인테리어 마감재 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 산업 구조물에 도포 될 시, 작업자의 우수한 작업환경 및 안전을 확보할 수 있고, 실내 건축 구조물에 사용될 시, 사용자의 우수한 생활환경 및 안전을 확보할 수 있는 부수적인 효과가 있다.

이하 하기와 같은 실시예를 통하여 본 발명 을 상세히 설명한다.

세라믹 바인더 55~60 중량%(바람직하게는 50중량%)와, 티타니아 파우더 5~10 중량%(바람직하게는 8중량%)와, 탈크 파우더 5~10 중량%(바람직하게는 8중량%) 및, 탄산칼슘 파우더 5~10 중량%(바람직하게는 7중량%)와, 벤토나이트 2~5 중량%(바람직하게는 2중량%), 에어로젤 16~25 중량%(바람직하게는 16중량%) 와, 나머지 중량%의 물을 교반 혼합하여 제조한다.

피부착물에 실시예 1의 바람직한 양으로 혼합한 도료를 가로세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 도포하고 건조 후 화염을 제공하여 실험한 결과 800~1000℃에서도 구조물로 화염이 전이되지않고 불연성을 유지하였으며, 단열성 역시 화염을 받는 이면은 35도~40를 유지하여 단열성도 우수함을 알 수 있었다.

세라믹 바인더 55~60 중량%(바람직하게는 50중량%)와, 티타니아 파우더 5~10 중량%(바람직하게는 8중량%)와, 탈크 파우더 5~10 중량%(바람직하게는 8중량%) 및, 탄산칼슘 파우더 5~10 중량%(바람직하게는 7중량%)와, 벤토나이트 2~5 중량%(바람직하게는 2중량%), 에어로젤 3~5 중량%(바람직하게는 3중량%) 와, 알루미나 10-15중량%(바람직하게는 10중량%)와, 수산화알루미늄 3-5중량%(바람직하게는 5중량%) 나머지 중량%의 물을 교반 혼합하여 제조한다.

피부착물에 실시예 2의 바람직한 양으로 혼합한 도료를 가로세로 1미터, 두께 1센티미터의 구조물 표면에 도포하고 건조 후 화염을 제공하여 실험한 결과 1300~1800℃에서도 구조물로 화염이 전이되지않고 불연성을 유지하였으며, 단열성 역시 화염을 받는 이면은 35도~40℃를 유지하여 단열성도 우수함을 알 수 있었다. 이는 실시예 1에 비하여 에어로졸 외에 알루미나와 수산화알루미늄을 첨가하고, 벤토나이트와 세라믹바인더가 유기적으로 첨가되어 반응하므로 도포시 경화되면서 결착력 증대와 불연성이 증대되어 1300~1800℃에서도 불연성을 유지할 수 있다. 여기서 불연온도에 차이가 있는 것은 도포를 한번 한 것과 두번 한 것에 두께의 차이가 있고 사용하는 브러시 종류에 따라서도 도포두께가 달라지므로 단열온도가 범위를 이루는 것으로 판단된다.

Claims (3)

1)세라믹 바인더 45~60 중량%와, 2)티타니아 파우더5~15 중량%와, 3)탈크 파우더 5~10 중량% 및, 4)탄산칼슘 파우더 5~10중량%와, 5)벤토나이트 2-5중량%, 6)에어로젤을 포함하는 불연단열재 16~25 중량% 와, 나머지 중량%의 물을 포함하여 혼합한 것을 특징으로 하는 불연 단열 도료.

제1항에 있어서,
불연단열재는 에어로겔 3-5중량%, 알루미나 10-15중량%, 수산화알루미늄3-5중량%의 조성비로 이루어진 것을 특징으로 하는 불연 단열 도료.

제1항 에 있어서,
불연단열재는 에어로겔만 16-25중량% 첨가히는 것을 특징으로 하는 불연 단열 도료.